(57)【要約】  手術ロボットシステム（１）はモジュール及びマニピュレータ（１３）を備える。モジュールは、取付ベース（１０）、取付ベース（１０）と連結された支持構成部材（１１）及び支持構成部材（１１）と連結された方向付けプラットフォーム（１２）を備える。マニピュレータ（１３）は、モジュールの方向付けプラットフォーム（１２）と連結されている。モジュールは、少なくとも２つの自由度を有する。モジュールは、構造が単純であり且つサイズが小さく、最適化されたモジュール及びマニピュレータ（１３）により、マニピュレータ（１３）の調節をより簡便に完了することができ、マニピュレータ（１３）の移動スペースが拡張され、移動中の各マニピュレータ（１３）の衝突の可能性が低減及び／又は抑制され、これにより、低侵襲手術ロボットシステムの安全性、簡便性、快適性又は機能性を向上させる。【選択図】図１
2019529051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術ロボットシステムであって、モジュール及びマニピュレータを備え、前記モジュールは、取付ベース、該取付ベースに連結された支持構成部材、及び該支持構成部材に連結された方向付けプラットフォームを有し、前記マニピュレータは、前記モジュールの前記方向付けプラットフォームに連結されており、前記マニピュレータは、ロボットアーム及び該ロボットアームに連結された手術器具を備え、前記マニピュレータは、アクティブ遠隔運動中心マニピュレータである、手術ロボットシステム。
【請求項２】
前記支持構成部材は、前記取付ベースに固定された第１の支持部と、該第１の支持部に連結された第２の支持部とを備える、請求項１に記載の手術ロボットシステム。
【請求項３】
前記第２の支持部は、前記第１の支持部の延長方向に沿って可動である、請求項２に記載の手術ロボットシステム。
【請求項４】
前記第２の支持部は、前記第１の支持部に対して回転可能である、請求項２又は請求項３に記載の手術ロボットシステム。
【請求項５】
前記第２の支持部は、前記第１の支持部に連結された第１の支持ブランチ、該第１の支持ブランチに連結された第２の支持ブランチ、及び該第２の支持ブランチに連結された第３の支持ブランチを備え、前記第１の支持ブランチの延長方向は、前記第３の支持ブランチの延長方向に対して垂直である、請求項２に記載の手術ロボットシステム。
【請求項６】
前記第３の支持ブランチは前記第２の支持ブランチの延長方向に沿って可動であり、且つ／又は前記第１の支持ブランチは前記第１の支持部の延長方向に沿って可動である、請求項５に記載の手術ロボットシステム。
【請求項７】
前記方向付けプラットフォームは、前記支持構成部材に対して回転可能である、請求項１に記載の手術ロボットシステム。
【請求項８】
前記方向付けプラットフォームは、トップトレー部を備え、少なくとも１つの取付部は、前記マニピュレータを直接的又は間接的に連結するように前記トップトレー部に配置されている、請求項１又は請求項７に記載の手術ロボットシステム。
【請求項９】
前記トップトレー部は、円弧状又は爪状である、請求項８に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１０】
各取付部は、前記トップトレー部に対して回転可能である、請求項９に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１１】
各取付部は、前記トップトレー部において可動である、請求項９に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１２】
前記トップトレー部は、中央支持部及び複数の回転部材を備え、各回転部材には１つの取付部が配置されており、前記中央支持部は、隣接する前記回転部材に回転可能に連結されており、各回転部材は、対応する取付部を介して隣接する前記回転部材に回転可能に連結されている、請求項８に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１３】
前記方向付けプラットフォームは、複数のベース延長部をさらに備え、各ベース延長部は、前記トップトレー部と第１の回転連結を形成しており、各ベース延長部は、前記マニピュレータと第２の回転連結を形成しており、前記第１の回転連結の軸線は、前記第２の回転連結の軸線に対して平行である、請求項８に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１４】
前記ベース延長部は、該ベース延長部の長さを変化させるように構成された伸縮式可動継手を備える、請求項１３に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１５】
前記方向付けプラットフォームは、サスペンションアームをさらに備え、前記トップトレー部は前記サスペンションアームに固定されており、該サスペンションアームは、前記支持構成部材に回転可能に連結されている、請求項８に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１６】
前記サスペンションアームは、円弧状である、請求項１５に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１７】
前記ロボットアームは、肩部、該肩部に連結されたアーム支持部、該アーム支持部に連結された上側アーム部、該上側アーム部に連結された下側アーム部、及び該下側アーム部に連結された器具支持部を備え、該器具支持部は手術器具と連結されるように構成されている、請求項１に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１８】
前記アーム支持部は、前記肩部に枢動可能に連結されており、前記上側アーム部は、前記アーム支持部に回転可能に連結されており、前記下側アーム部は、前記上側アーム部に枢動可能に連結されており、前記器具支持部は、前記下側アーム部に枢動可能に連結されている、請求項１７に記載の手術ロボットシステム。
【請求項１９】
前記取付ベースには、キャスタ部、固定支持部及び／又は運動制御部が取り付けられている、請求項１に記載の手術ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療器具の技術分野に関し、特に手術ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲手術とは、腹腔鏡、胸腔鏡及びその他の内視鏡を用いて人体において手術を行う新たな技術をいう。低侵襲手術は、最小限の創傷、軽い苦痛及びより少ない出血という利点を有し、これらの利点は、患者の回復時間及び不適合を有効に縮減することができ、したがって、従来の手術の幾つかの有害な副作用を回避する。初期の低侵襲手術は、以下のような欠点を有する。すなわち、医者にとっての手術器具の自由度が、体表面における開口の制限により比較的減じられており、且つ操作方向も所望の方向とは反対であることがあり、従って、医者が手術を行う困難性を増大させている。その結果、医者は、長期間にわたる関連する訓練を受けた後に初めて円滑に手術を行うことができるようになる。
【０００３】
科学技術の発展、特にロボット技術の発展により、初期の低侵襲手術における問題に対するより良い解決策が見いだされており、これにより、低侵襲手術ロボットシステムが研究開発されてきている。低侵襲手術ロボットシステムにより、医者は、サージョンコントロールコンソールにおける二次元又は三次元ディスプレイ装置を介して患者の身体の組織特徴を観察することができ、手術を行うために患者サイドカートにおけるマニピュレータ及び手術器具を遠隔で操作することができる。これにより、医者は、従来の開放手術と同じような感覚で低侵襲手術を行う。その一方、低侵襲手術ロボットシステムは、医者の操作困難性を低減し、手術の効率及び安全性を向上させ且つ遠隔手術の実現における飛躍的な進歩を提供する。手術ロボットシステムの優位性を考慮して、世界中の国々が、関連分野における研究を積極的に行っており、幾つかの製品及びプロトタイプを製造してきた。
【０００４】
低侵襲手術ロボット装置及び／又はシステムの研究により、医者は、最小限の創傷ならびに従来の開放手術と同じ視角及び操作体験で操作することができるのみならず、患者の位置から離れて又は病室の患者の隣で、又は遠隔制御下で操作することもできる。
【０００５】
遠隔手術では、外科医は、器具を直接保持し且つ移動させるのではなく、手術器具の移動を操作するためにサーボ機構などの幾つかの形式の遠隔制御装置を使用する。遠隔手術システムでは、外科医は、外科医の制御卓のマスターマニピュレータを操作することでサーボ機構の手術器具の移動を制御し、これによって患者への手術操作を行う。さらに、このタイプの手術手順を達成するために、手術器具を支持し且つ手術器具を動かすための支持マニピュレータがシステム／装置に設けられていなければならない。さらに、手術器具の空間的配置は、手術器具の調節の簡便性及び可動性、患者サイドカートのコンパクト性、作業領域における手術器具の支持マニピュレータの間の衝突回避性に著しく影響する。同様の低侵襲ロボット装置／システムステントが、米国特許第６２４６２００号明細書及び米国特許第６７８８０１８号明細書に提案されている。従来技術において提案された解決手段は、効率的、有益且つ簡便であることが分かっているが、幾つかの所望の位置に到達する場合に動きの妨害又は困難性という幾つかの問題が依然として存在する。したがって、低侵襲手術ロボットシステムの操作の安全性、簡便性、快適性及び機能性を向上させるためのさらなる改良が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、手術ロボットシステムであって、マニピュレータが、より簡便に調節及び位置決めされ且つ移動中により大きな作業領域を有することを可能にし、異なるマニピュレータ同士間の衝突をより有効に回避又は抑制し、且つ低侵襲手術ロボットシステムの操作の安全性、簡便性、快適性又は機能性を向上させることができるように、異なる手術条件の要求にもより適している、手術ロボットシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に基づいて、本発明は、手術ロボットシステムであって、モジュール及びマニピュレータを備え、モジュールは、取付ベース、取付ベースに連結された支持構成部材、及び支持構成部材に連結された方向付けプラットフォームを有し、マニピュレータは、モジュールの方向付けプラットフォームに連結されており、マニピュレータは、ロボットアーム及びロボットアームに連結された手術器具を有し、マニピュレータは、アクティブ遠隔運動中心マニピュレータである、手術ロボットシステムを提供する。
【０００８】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、支持構成部材は、取付ベースに固定された第１の支持部と、第１の支持部に連結された第２の支持部とを備える。
【０００９】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、第２の支持部は、第１の支持部の延長方向に沿って可動である。
【００１０】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、第２の支持部は、第１の支持部に対して回転可能である。
【００１１】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、第２の支持部は、第１の支持部に連結された第１の支持ブランチ、第１の支持ブランチに連結された第２の支持ブランチ、及び第２の支持ブランチに連結された第３の支持ブランチを備え、第１の支持ブランチの延長方向は、第３の支持ブランチの延長方向に対して垂直である。
【００１２】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、第３の支持ブランチは第２の支持ブランチの延長方向に沿って可動であり、且つ／又は第１の支持ブランチは第１の支持部の延長方向に沿って可動である。
【００１３】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、方向付けプラットフォームは、支持構成部材に対して回転可能である。
【００１４】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、方向付けプラットフォームは、トップトレー部を備え、少なくとも１つの取付部は、マニピュレータを直接的又は間接的に連結するようにトップトレー部に配置されている。
【００１５】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、トップトレー部は円弧状又は爪状である。
【００１６】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、各取付部は、トップトレー部に対して回転可能である。
【００１７】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、各取付部は、トップトレー部において可動である。
【００１８】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、トップトレー部は、中央支持部及び複数の回転部材を備え、各回転部材には１つの取付部が配置されており、中央支持部は、隣接する回転部材に回転可能に連結されており、各回転部材は、対応する取付部を介して隣接する回転部材に回転可能に連結されている。
【００１９】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、方向付けプラットフォームは、複数のベース延長部をさらに備え、各ベース延長部は、トップトレー部と第１の回転連結を形成しており、各ベース延長部は、マニピュレータと第２の回転連結を形成しており、第１の回転連結の軸線は、第２の回転連結の軸線に対して平行である。
【００２０】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、ベース延長部は、ベース延長部の長さを変化させるように構成された伸縮式可動継手を備える。
【００２１】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、方向付けプラットフォームは、サスペンションアームをさらに備え、トップトレー部はサスペンションアームに固定されており、サスペンションアームは、支持構成部材に回転可能に連結されている。
【００２２】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、サスペンションアームは、円弧状である。
【００２３】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、ロボットアームは、肩部、肩部に連結されたアーム支持部、アーム支持部に連結された上側アーム部、上側アーム部に連結された下側アーム部、及び下側アーム部に連結された器具支持部を備え、器具支持部は手術器具と連結されるように構成されている。
【００２４】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、アーム支持部は、肩部に枢動可能に連結されており、上側アーム部は、アーム支持部に回転可能に連結されており、下側アーム部は、上側アーム部に枢動可能に連結されており、器具支持部は、下側アーム部に枢動可能に連結されている。
【００２５】
選択的に、手術ロボットシステムにおいて、取付ベースには、キャスタ部、固定支持部及び／又は運動制御部が取り付けられている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によって提供される手術ロボットシステムにおいて、モジュールは、構成が単純であり且つサイズが小さい。最適化されたモジュール及び最適化されたマニピュレータにより、マニピュレータの調節をより簡便に完了することができ、マニピュレータの可動領域を拡大することができ、各マニピュレータの移動中の衝突の可能性を低減及び／又は抑制することができ、これにより、低侵襲手術ロボットシステムの安全性、簡便性、快適性又は機能性が向上させられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る手術ロボットシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る取付ベース及び支持構成部材の概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るマニピュレータの概略構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る他の方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る取付ベース及び支持構成部材の概略構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る取付ベース及び支持構成部材の概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る他の方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る方向付けプラットフォーム及びマニピュレータの概略構成図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る他の方向付けプラットフォーム及びマニピュレータの概略構成図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明によって提案される手術ロボットシステムを、添付の図面及び特定の実施形態を参照しながら以下でさらに詳細に説明する。本発明の利点及び特徴は、以下の説明及び添付の請求項から明らかになるであろう。図面は、本発明の実施形態の簡便且つ明示的な説明を促進するという唯一の目的のために、非常に単純化された形式であり且つ必ずしも実寸で示されていない。特に、図面は、異なる強調のために示されており、しばしば異なる比率を採用した。
【００２９】
本発明の中核的概念は、モジュール及びマニピュレータを備える手術ロボットシステムを提供することである。モジュールは、取付ベース、取付ベースに連結された支持構成部材、及び支持構成部材に連結された方向付けプラットフォームを備える。マニピュレータは、少なくとも２つの自由度を有するモジュールにおける方向付けプラットフォームに連結されている。従って、マニピュレータは、異なる位置において手術操作に適応させることができ、これにより、低侵襲手術ロボットシステムの操作の安全性、簡便性、快適性又は機能性を向上させている。
【００３０】
具体的に、手術ロボットシステムの以下の例を参照されたい。手術ロボットシステムの以下の例では、モジュールの調節可能な支持構成部材、モジュールの調節可能な方向付けプラットフォーム及び調節可能なマニピュレータがそれぞれ、前記目的を達成することを可能にし、これにより、低侵襲手術ロボットシステムの操作の安全性、簡便性、快適性又は機能性を向上させる。
【００３１】
［第１実施形態］
図１から図４を参照すると、図１は、本発明の第１実施形態に係る手術ロボットシステムの概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る取付ベース及び支持構成部材の概略構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るマニピュレータの概略構成図である。
【００３２】
図１から図４に示したように、本発明の第１実施形態において、手術ロボットシステム１は、モジュール及びマニピュレータ１３を備える。モジュールは、取付ベース１０、取付ベース１０に連結された支持構成部材１１、及び支持構成部材１１に連結された方向付けプラットフォーム１２を備え、方向付けプラットフォーム１２はマニピュレータ１３に連結されている。
【００３３】
具体的には、支持構成部材１１は、取付ベース１０に固定された第１の支持部１１０、及び第１の支持部１１０に連結された第２の支持部１１１を備え、第２の支持部１１１は、第１の支持部１１０の延長方向に沿って可動であり、すなわち、支持構成部材１１は、高さに関して可変であり、１つの自由度を有する。ここでは、第２の支持部１１１は第１の支持部１１０の延長方向に沿って移動することができることにより、マニピュレータ１３と取付ベース１０との相対的な高さを大まかに調節することができる。
【００３４】
さらに図１及び図２を参照すると、第２の支持部１１１は、第１の支持部１１０に連結された第１の支持ブランチ１１１０、第１の支持ブランチ１１１０に連結された第２の支持ブランチ１１１１、及び第２の支持ブランチ１１１１に連結された第３の支持ブランチ１１１２をさらに備え、第１の支持ブランチ１１１０の延長方向は、第３の支持ブランチ１１１２の延長方向に対して垂直である。さらに、第１の支持ブランチ１１１０は、第１の支持部１１０の延長方向に沿って移動することができ、第２の支持ブランチ１１１１と第１の支持ブランチ１１１０との間の角度は９０°であり、第３の支持ブランチ１１１２は、第２の支持ブランチ１１１１の延長方向に沿って移動することができ、すなわち、第２の支持部１１１は、長さに関して可変であり、１つの自由度を有する。従って、第２の支持ブランチ１１１１の延長方向に沿った、マニピュレータ１３と取付ベース１０との相対的な位置は、大まかに調節することができる。
【００３５】
さらに図１及び図３を参照すると、本発明の実施形態において、方向付けプラットフォーム１２は支持構成部材１１に回転可能に連結されており、１つの自由度を形成している。具体的には、方向付けプラットフォーム１２は、トップトレー部１２０を備えており、トップトレー部１２０には、マニピュレータ１３に連結するように構成された取付部１２１が少なくとも１つ配置されている。本発明の実施形態において、複数の取付部１２１が設けられており、複数の取付部１２１は、トップトレー部１２０の上面に配置されている。本発明のその他の実施形態において、複数の取付部１２１が、トップトレー部１２０の下面に配置されてもよく、詳細については図５を参照されたい。複数の取付部１２１を介して複数のマニピュレータ１３を同時に取り付けることができ、且つマニピュレータ１３はトップトレー部１２０に回転可能に連結されており、これによって、水平面におけるマニピュレータ１３の作業領域が増大する。
【００３６】
取付部１２１とトップトレー部１２０との間の連結形式、及びマニピュレータ１３と取付部１２１との間の連結形式は様々であり、本発明の実施形態はそれに限定されない。例えば、取付部１２１はトップトレー部１２０に回転可能に連結され、マニピュレータ１３は取付部１２１に固定して連結され、これにより、マニピュレータ１３とトップトレー部１２０との間の回転可能な連結を形成することができる。別の例では、取付部１２１はトップトレー部１２０に固定して連結され、マニピュレータ１３は取付部１２１に回転可能に連結され、これにより、マニピュレータ１３とトップトレー部１２０との間の回転可能な連結が形成される。又は、取付部１２１はトップトレー部１２０に回転可能に連結され、マニピュレータ１３も取付部１２１に回転可能に連結され、これにより、マニピュレータ１３とトップトレー部１２０との間の回転可能な連結を形成することもできる。
【００３７】
さらに、方向付けプラットフォーム１２は、サスペンションアーム１２２をさらに備え、トップトレー部１２０はサスペンションアーム１２２に固定されており、サスペンションアーム１２２は、支持構成部材１１に回転可能に連結されている。好ましくは、サスペンションアーム１２２及びトップトレー部１２０はともに円弧状であり、円弧状構成によって手術ロボットシステム１の構造をよりコンパクトにすることができ、且つマニピュレータ１３により大きな操作空間を提供する。
【００３８】
さらに図１及び図４を参照すると、本発明において、マニピュレータ１３は、アクティブ遠隔運動中心マニピュレータであり、ロボットアーム及びロボットアームに連結された手術器具を備える。アクティブ遠隔運動中心マニピュレータとは、手術器具の自由度を除き、手術器具を支持するロボットアームが少なくとも４つの自由度の空間的構成を有し、これにより、手術器具がアルゴリズム制御を介して空間における所定の点を中心に動くことを可能にするものであり、この点がアクティブ遠隔運動中心点である。本発明の実施形態において、マニピュレータ１３は、肩部１３０、肩部１３０に連結されたアーム支持部１３１、アーム支持部１３１に連結された上側アーム部１３２、上側アーム部１３２に連結された下側アーム部１３３、下側アーム部１３３に連結された器具支持部１３４、及び器具支持部１３４に連結された手術器具１３５を備える。
【００３９】
好ましくは、アーム支持部１３１は、肩部１３０に対して揺動可能であり、上側アーム部１３２は、アーム支持部１３１に対して軸方向で回転可能である。下側アーム部１３３は、上側アーム部１３２に対して揺動可能であり、器具支持部１３４は、下側アーム部１３３に対して揺動可能である。より好ましくは、手術器具１３５は、回転運動を行うことができる。これにより、マニピュレータ１３は、４つ以上の自由度を有し、これにより、アクティブ遠隔運動中心マニピュレータのための構成ベースを提供している。
【００４０】
さらに、取付ベース１０には、手術ロボットシステム１が自由に移動することができるようにキャスタ部が設けられてもよい。或いは、取付ベース１０には、手術ロボットシステム１が制御された条件下で移動することができるように、運動制御部が取り付けられてもよい。或いは、取付ベース１０には、水平固定可能支持部が取り付けられており、手術ロボットシステム１が、上記水平固定可能支持部を水平に固定及び支持することができるようになっている。
【００４１】
要するに、本発明の第１実施形態において提供された手術ロボットシステム１において、モジュールは少なくとも３つの自由度を有し、少なくとも３つの自由度はマニピュレータ１３に複数の方向での大まかな調節を提供し、マニピュレータの調節を簡便に完了させ且つマニピュレータの可動領域を拡張することができ、これにより、低侵襲手術ロボットシステムの安全性、簡便性、快適性又は機能性を向上させる。
【００４２】
［第２実施形態］
図６を参照すると、本発明の第２実施形態に係る取付ベース及び支持構成部材の概略構成図が示されている。図６に示したように、本発明の実施形態において、支持構成部材２１は、取付ベース２０に固定された第１の支持部２１０、及び第１の支持部２１０に連結された第２の支持部２１１を備え、第２の支持部２１１は、第１の支持部２１０の延長方向に沿って可動である。さらに、第２の支持部２１１は、第１の支持部２１０に連結された第１の支持ブランチ２１１０、第１の支持ブランチ２１１０に連結された第２の支持ブランチ２１１１、及び第２の支持ブランチ２１１１に連結された第３の支持ブランチ２１１２を備え、第１の支持ブランチ２１１０の延長方向は、第３の支持ブランチ２１１２の延長方向に対して垂直である。さらに、第１の支持ブランチ２１１０は、第１の支持部２１０の延長方向に沿って可動である。好ましくは、第２の支持ブランチ２１１１と第１の支持ブランチ２１１０との間の角度は９０°であり、第３の支持ブランチ２１１２は、第２の支持ブランチ２１１１の延長方向に沿って可動である。
【００４３】
本発明の実施形態において、第２の支持部２１１は、第１の支持部２１０の延長方向に沿って移動する他に、第１の支持部２１０に対して移動することもできる。さらに、第１の支持ブランチ２１１０を、第１の支持部２１０に回転可能に連結することができる。すなわち、本発明の第２実施形態は、第２の支持部２１１が第１の支持部２１０にさらに回転可能に連結されているという点で第１実施形態と異なる。すなわち、モジュールには、１つの自由度が加えられており、少なくとも４つの自由度を有する。これによって、少なくとも４つの自由度は、マニピュレータの調節の簡便性を向上させ且つマニピュレータの可動領域を拡張する。
【００４４】
第２実施形態において説明されていない他の部分は、対応する第１実施形態又はその他実施形態が参照されてもよく、第２実施形態において再び説明しない。
【００４５】
［第３実施形態］
図７を参照すると、本発明の第３実施形態に係る取付ベース及び支持構成部材の概略構成図が示されている。図７に示したように、本発明の実施形態において、支持構成部材３１は、取付ベース３０に固定された第１の支持部３１０と、第１の支持部３１０に連結された第２の支持部３１１とを備える。さらに、第２の支持部３１１は、第１の支持部３１０に連結された第１の支持ブランチ３１１０、第１の支持ブランチ３１１０に固定して連結された第２の支持ブランチ３１１１、及び第２の支持ブランチ３１１１に固定して連結された第３の支持ブランチ３１１２を備え、第１の支持ブランチ３１１０の延長方向は、第３の支持ブランチ３１１２の延長方向に対して垂直である。好ましくは、第２の支持ブランチ３１１１と第１の支持ブランチ３１１０との間の角度は９０°より大きく且つ１８０°より小さく、第３の支持ブランチ３１１２と第２の支持ブランチ３１１１との間の角度は、９０°より大きく且つ１８０°より小さい。すなわち、このような配置により、第１の支持ブランチ３１１０、第２の支持ブランチ３１１１及び第３の支持ブランチ３１１２は、円弧状構成を形成しており、これにより、手術ロボットシステムの構成はよりコンパクトになる。この実施形態において、モジュールは、２つの自由度のみを有する。
【００４６】
第３実施形態において説明されていない他の部分は、対応する他の実施形態が参照されてもよく、第３実施形態において再び説明しない。
【００４７】
［第４実施形態］
図８を参照すると、本発明の第４実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図が示されている。図８に示したように、本発明の実施形態において、方向付けプラットフォーム４２はトップトレー部４２０を有し、複数の取付部４２１は、トップトレー部４２０に配置されている。本発明の実施形態では、方向付けプラットフォーム４２は爪状である。すなわち、トップトレー部４２０は、パーム及びフィンガを有し、パームは、支持構成部材に回転可能に連結されており、取付部４２１は、フィンガの上面に配置されている。方向付けプラットフォーム４２は、取付部４２１を介してマニピュレータに連結されている。さらに、取付部４２１は、フィンガのうちの１つの上面に配置されている。本発明のその他の実施形態において、取付部４２１は、フィンガの下面に配置されてもよく、すなわち、取付部４２１は、トップトレー部４２０の下面に配置され、詳細については図９を参照されたい。複数の取付部４２１を設けることで、複数のマニピュレータを同時に取り付けることができ、これにより、複雑な手術操作を行うことが容易になる。
【００４８】
第４実施形態において説明されていない他の部分は、対応する他の実施形態が参照されてもよく、第４実施形態において再び説明しない。
【００４９】
［第５実施形態］
図１０を参照すると、本発明の第５実施形態に係る方向付けプラットフォーム及びマニピュレータの概略構成図が示されている。図１０に示したように、方向付けプラットフォーム５２はトップトレー部５２０を有し、トップトレー部５２０には、少なくとも１つの取付部（図１０には示されていない）が配置されている。本発明の実施形態において、方向付けプラットフォーム５２は、さらに、複数のベース延長部５２２を備え、各ベース延長部５２２が１つの取付部に連結されている。ここで、ベース延長部５２２は、トップトレー部５２０に対して回転することができる。ベース延長部５２２とトップトレー部５２０との相対的な回転は、ベース延長部５２２と取付部との間の回転連結を介して又は取付部とトップトレー部５２０との間の回転連結を介して実現することができる。好ましくは、ベース延長部５２２は、円弧状の構成である。
【００５０】
さらに、マニピュレータ５３は、ベース延長部５２２を介して取付部に連結されている。具体的には、１つのマニピュレータ５３が１つのベース延長部５２２に連結されており（好ましくは、回転可能な連結）、ベース延長部５２２（１つのマニピュレータ５３に連結されている）は、取付部に連結されている。
【００５１】
本発明の実施形態では、第１の回転可能な連結がベース延長部５２２とトップトレー部５２０との間に形成され、第２の回転可能な連結がマニピュレータ５３とベース延長部５２２との間に形成された。第１の回転可能な連結の軸線は、第２の回転可能な連結の軸線に対して平行である。好ましくは、第１の回転可能な連結の軸線は、第２の回転可能な連結の軸線と一致している。
【００５２】
さらに、図１１に示したように、ベース延長部５２２は、伸縮式可動継手５２２１を備え、伸縮式可動継手５２２１は、ベース延長部５２２の軸方向長さを変化させるためにベース延長部５２２の軸方向に沿って伸長又は収縮することができる。伸縮式可動継手５２２１は、マニピュレータ５３（ここでは、アクティブ遠隔運動中心マニピュレータ）をトップトレー部５２０から離反させたりトップトレー部５２０に接近させたりするように駆動することができる。
【００５３】
好ましくは（対応して図１を参照すると）、支持構成部材に対して回転する方向付けプラットフォーム５２の回転軸は、トップトレー部５２０に対して回転する各ベース延長部５２２の回転軸に対して平行である。また、２つの回転軸の間の距離は、手術ロボットシステムの要求に従って設計することができる。
【００５４】
第５実施形態において説明されていない他の部分は、対応する他の実施形態が参照されてもよく、第５実施形態において再び説明しない。
【００５５】
［第６実施形態］
図１２及び図１３を参照すると、図１２は、本発明の第６実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図であり、図１３は、本発明の第６実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。図１２及び図１３に示したように、本発明の実施形態において、方向付けプラットフォーム６２はトップトレー部６２０を有し、少なくとも１つの取付部６２１は、トップトレー部６２０に配置されている。トップトレー部６２０を、複数の取付部６２１を介して複数のマニピュレータに連結することができ、これにより、複雑な手術操作を行うことが容易になる。さらに、トップトレー部６２０は、中央支持部６２００及び複数の回転部材６２０１を備え、各回転部材６２０１には１つの取付部６２１が配置されており、各回転部材６２０１は、隣接する中央支持部６２００又は他の回転部材６２０１に対して回転することができる。さらに、２つの回転部材６２０１が隣接しているとき、中央支持部６２００から遠い方の回転部材は、中央支持部６２００に近い方の回転部材に配置された取付部６２１を介して、中央支持部６２００に近い方の回転部材６２０１に回転可能に連結されている。取付部６２１は、回転部材６２０１の回転を介して回転させられ、したがって、マニピュレータの間の位置関係は、マニピュレータがより柔軟に調節されるように変化させられる。好ましくは、ブレーキエレメントが各回転部材６２０１の回転継手に取り付けられており、これにより、各回転部材６２０１が、ある位置へ移動した後に一定の位置及び高い継手剛性を維持することができることが保証される。
【００５６】
第６実施形態において説明されていない他の部分は、対応する他の実施形態が参照されてもよく、第６実施形態において再び説明しない。
【００５７】
［第７実施形態］
図１４及び図１５を参照すると、図１４は、本発明の第７実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図であり、図１５は、本発明の第７実施形態に係る方向付けプラットフォームの概略構成図である。図１４及び図１５に示したように、本発明の実施形態において、方向付けプラットフォーム７２はトップトレー部７２０を有し、少なくとも１つの取付部７２１は、トップトレー部７２０に配置されている。複数のマニピュレータを、取付部７２１を介してトップトレー部７２０に同時に取り付けることができ、これにより、複雑な手術操作を行うことが容易になる。さらに、トップトレー部７２０における各取付部７２１の位置を変更することができる。本発明の実施形態において、複数の移動スロットがトップトレー部７２０に形成されており、各取付部７２１は、移動スロット内に配置されており、各取付部７２１は、移動スロット内で移動することによってその位置を変化させる。さらに、マニピュレータとトップトレー部７２０との間の回転連結は、移動スロットに配置された取付部７２１によって形成されている。これにより、マニピュレータの間の相対位置及び身振りの変化を得ることができ、これは、マニピュレータの調節をより簡便にする。さらに、方向付けプラットフォーム７２は、サスペンションアーム７２２をさらに備え、トップトレー部７２０はサスペンションアーム７２２に固定されており、サスペンションアーム７２２は、支持構成部材に対して回転可能である。本発明の実施形態では、サスペンションアーム７２２及びトップトレー部７２０の双方が円弧状であり、円弧状構成は、手術ロボットシステムに、よりコンパクトな構成、マニピュレータのためのより大きな操作空間及びマニピュレータのより柔軟な調節を提供することができる。
【００５８】
第７実施形態において説明されていない他の部分は、対応する他の実施形態が参照されてもよく、第７実施形態において再び説明しない。
【００５９】
上記を考慮して、本発明の実施形態において提供された手術ロボットシステムにおいて、モジュールは、構成が単純であり且つサイズが小さい。最適化されたモジュール及びマニピュレータにより、マニピュレータの調節をより簡便に完了することができ、マニピュレータの可動領域を拡大することができ、各マニピュレータの移動中の衝突の可能性を低減及び／又は抑制することができ、これにより、低侵襲手術ロボットシステムの安全性、簡便性、快適性又は機能性が向上させられる。
【００６０】
上記の説明は、本発明の好適な実施形態の説明でしかなく、本発明の範囲を限定することを意図していない。上記の開示に従って当業者によって行われるあらゆる変更及び改良は全て、添付の請求項の保護範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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